嵌入式行星螺桿擠出機(jī)內(nèi)流動(dòng)與混合行為研究.pdf

1、單螺桿擠出機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、成本較低，因此在聚合物加工中的得到了廣泛應(yīng)用。但是普通的單螺桿擠出機(jī)由于其對(duì)物料的混合效果較差，制約了其發(fā)展。通過研究混沌理論在流體力學(xué)中對(duì)于混合過程問題的研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)混沌對(duì)流運(yùn)動(dòng)對(duì)于流體的分散效果能夠優(yōu)于常規(guī)的層流混合，國外已有將混沌理論引入研究聚合物加工領(lǐng)域中的報(bào)道，發(fā)現(xiàn)混沌流動(dòng)的效果能大大提高聚合物產(chǎn)品的性能。國內(nèi)對(duì)于此方面確未見報(bào)道，因此本課題開展混沌動(dòng)力學(xué)描述聚合物加工成型過程的研究有著重要的

2、科學(xué)與實(shí)際意義。
　　本研究基于一種新型的—嵌入式行星螺桿擠出機(jī)為研究對(duì)象，通過FLUENT軟件對(duì)普通單螺桿及四種不同的嵌入式行星單螺桿模型的進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了模型中流場(chǎng)速度、壓力的分布規(guī)律，表征了不同螺桿模型的擠出特性，發(fā)現(xiàn)嵌入式行星螺桿內(nèi)壓力和速度都發(fā)生波動(dòng)。根據(jù)計(jì)算得到的速度與壓力值，得到了螺桿流場(chǎng)內(nèi)的剪切速率、分散準(zhǔn)數(shù)和停留時(shí)間分布，分析了行星螺桿個(gè)數(shù)、大小和主螺桿螺槽深度對(duì)物料的混合效果的影響。通過粒子示蹤技術(shù)，表征

3、了嵌入式行星單螺桿內(nèi)混沌流動(dòng)的狀況，發(fā)現(xiàn)單純的混合強(qiáng)度表征手段不能完全正確的表征流場(chǎng)混合效果，缺少了流動(dòng)過程的描述。
　　結(jié)合數(shù)值模擬的結(jié)果，在第1代嵌入式行星螺桿擠出機(jī)基礎(chǔ)上，研制1.5代的擠出機(jī)，分別使用該機(jī)器上和雙螺桿擠出機(jī)加工CaCO3/LLDPE填充體系，通過掃描電鏡觀察擠出制品的微觀結(jié)果，分析了物料的混合效果，發(fā)現(xiàn)擁有較小長徑比的嵌入式行星螺桿能達(dá)到較大長徑比雙螺桿的混合效果。
　　本研究通過最新的仿真技術(shù)研究，